論文の概要: Many-body quantum catalysts for transforming between phases of matter

• arxiv url: http://arxiv.org/abs/2410.23354v1
• Date: Wed, 30 Oct 2024 18:03:21 GMT
• ステータス: 翻訳完了
• システム内更新日: 2024-11-01 17:00:34.077816
• Title: Many-body quantum catalysts for transforming between phases of matter
• Title（参考訳）: 物質相間の変換のための多体量子触媒
• Authors: David T. Stephen, Rahul Nandkishore, Jian-Hao Zhang,
• Abstract要約: 触媒の概念を多体量子物理学に適用する。 我々は、異なる対称性で保護されたトポロジカル位相間の変換を可能にする触媒を構築する。 触媒のアプローチが物質相の構造に対する新たな洞察にどのようにつながるかを示す。
• 参考スコア（独自算出の注目度）: 0.774971301405295
• License:
• Abstract: A catalyst is a substance that enables otherwise impossible transformations between states of a system, without being consumed in the process. In this work, we apply the notion of catalysts to many-body quantum physics. In particular, we construct catalysts that enable transformations between different symmetry-protected topological (SPT) phases of matter using symmetric finite-depth quantum circuits. We discover a wide variety of catalysts, including GHZ-like states which spontaneously break the symmetry, gapless states with critical correlations, topological orders with symmetry fractionalization, and spin-glass states. These catalysts are all united under a single framework which has close connections to the theory of quantum anomalies, and we use this connection to put strong constraints on possible pure- and mixed-state catalysts. We also show how the catalyst approach leads to new insights into the structure of certain phases of matter, and to new methods to efficiently prepare SPT phases with long-range interactions or projective measurements.
• Abstract（参考訳）: 触媒は、プロセス中に消費されることなく、システムの状態間の非不可能な変換を可能にする物質である。 本研究では、触媒の概念を多体量子物理学に適用する。 特に、対称有限深度量子回路を用いて、物体の異なる対称性保護位相(SPT)相間の変換を可能にする触媒を構築する。 我々は、対称性を自発的に破壊するGHZ様の状態、臨界相関を持つギャップレス状態、対称性の分数化を持つトポロジカル秩序、スピングラス状態など、幅広い種類の触媒を発見した。 これらの触媒はすべて、量子異常の理論と密接な関係を持つ単一の枠組みの下で結合され、この結合を用いて、可能な純粋および混合状態触媒に強い制約を課す。 また, 触媒のアプローチが, 物質相の構造に対する新たな洞察と, 長距離相互作用や射影測定によるSPT相を効率的に調製する方法についても述べる。

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